baner final

Nowe wyzwania cywilizacyjne i dynamiczny napływ wiedzy naukowej stanowią dzisiaj wypadkową rozwoju nowoczesnych technologii materiałowych.

 

W poszukiwaniu nowych rozwiązań technologii materiałowych człowiek już od dawna próbuje znaleźć odpowiednie wzorce w naturze. Wytrzymałe i lekkie materiały, zdolne do pokonania niezwykle trudnych wymagań np. w technologiach dla lotnictwa, komunikacji, czy w nowoczesnych konstrukcjach budowlanych zbudowane są z materiałów kompozytowych. Materiały takie, utworzone z połączenia mocnych włókien i polimerów, kryją w sobie szczególny potencjał możliwości pokonania kolejnych barier materiałowych na miarę 21 wieku. Stanowią one specyficzną grupę materiałów, których wiele właściwości można z dużą precyzją zaprojektować, jeszcze przed ich wykonaniem. Znajdują one dzisiaj zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłowych i coraz częściej stosowane są również w medycynie. Poprzez odpowiednie, świadome zestawianie różnorodnych składników, np. włókien i materiałów polimerowych, metalicznych, czy ceramicznych, można projektować niezwykle złożone struktury przestrzenne, spełniające coraz bardziej skomplikowane funkcje. W nowoczesnych rozwiązaniach projektantów materiałów zrodziła się koncepcja tzw. materiałów wielofunkcyjnych - stanowią one rodzaj jednolitego materiału, który, poza podstawową funkcją, która pełni np. materiał konstrukcyjny przenoszący obciążenie mechaniczne, zdolny jest jeszcze sygnalizować o swoim stanie zużycia, trwałości. Naukowcy i inżynierowie wzorują się na przykładach zaczerpniętych z biologii. Reakcja na bodziec zewnętrzny jest podstawowym procesem żywych systemów. Biorąc przykład z natury staramy się ją naśladować poprzez projektowanie i wytwarzanie coraz lepszych, inteligentniejszych i bezpieczniejszych materiałów, znajdujących zastosowanie w różnych dziedzinach techniki i medycyny. Zdolność reagowania materiału np. na temperaturę, światło, pole elektryczne, siłę, czy zjonizowane atomy w specyficzny sposób ma znaczący wymiar praktyczny. Materiał reaguje na takie bodźce poprzez zmianę np. swojego kształtu, barwy, struktury na poziomie atomowym, czy poprzez zmianę swojego przewodnictwa elektrycznego. W ten sposób rodzi się koncepcja projektowania materiałów inteligentnych. Do tej kategorii materiałów zaliczają się także wspomniane materiały wielofunkcyjne. Podstawę takich materiałów formułuje dzisiaj nauka o materiałach i inżynieria materiałowa, wspierane przez wiedzę płynącą z innych dyscyplin naukowych takich jak biologia, matematyka, fizyka i narzędzia projektowe. Szczególnie biologia daje bogactwo przykładów materiałów wielofunkcyjnych., np. systemy konstrukcyjne zdolne do odczuwania, reakcje na bodźce, z funkcjami samoregenerującymi i naprawczymi uszkodzenia. 

Badania nad takimi materiałami prowadzone są na świecie od niedawna, a ich aspekt praktyczny dotyczy wielu dziedzin życia, począwszy od materiałów dla budownictwa, komunikacji, transportu, czy nowych technologii produkcji energii, do nowej generacji implantów służących o do leczenia chorych tkanek człowieka. Materiały inteligentne, które znajdą zastosowanie w konstrukcji np. mostów pozwolą informować w porę o niebezpieczeństwie ich uszkodzenia bądź nawet katastrofy. Stosowane obecnie implanty np. w chirurgii naczyń krwionośnych służą do ich naprawy w miejscu chorego naczynia (przewężenie) i jednocześnie dozują odpowiedni lek zapobiegający powstawaniu zakrzepów. Przestrzennie uformowane biomateriały kompozytowe tworzą tzw. podłoża tkankowe, stanowiących przestrzeń dla hodowli naturalnej tkanki poza żywym organizmem.

Jeśli jesteś zainteresowany taką tematyką, chcesz wiedzieć więcej, poznać metody projektowania, wytwarzania i testowania takich materiałów przyjdź na Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki!!

Prof. dr hab. inż. Stanisław Błażewicz